一种具有可见光响应的复合光催化剂制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有可见光响应的复合光催化剂制备方法。该方法包括：步骤1：将钛源、硼源与二元醇混合，得到溶液A；步骤2：将铁盐、镧盐、柠檬酸溶于水，得到溶液B；步骤3：在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加至溶液A中，滴加完毕后，再加入三乙醇胺与N‑甲基吡咯烷酮的混合液，搅拌回流，之后在室温下密封陈化，得到复合凝胶；步骤4：复合凝胶干燥后研磨成粉，经过阶段煅烧，得到复合光催化剂。本发明专利技术方法制备过程简单，制备条件要求低，原料易得，可进行工业化应用，得到的复合光催化剂对可见光具有良好响应，具有较高的可见光催化水分解效率，吸附率高。

A preparation method of composite photocatalyst with visible light response

The invention discloses a method for preparing a composite photocatalyst with visible light response. The method comprises: step 1: mixing titanium source, boron source and diol to obtain solution A; step 2: dissolving iron salt, lanthanum salt and citric acid in water to obtain solution B; step 3: slowly dropping solution B into solution A under stirring condition, adding the mixture of triethanolamine and N_methylpyrrolidone after dropping, stirring. After mixing and refluxing, the composite gel was obtained by sealing and aging at room temperature. Step 4: After drying, the composite gel was ground into powder and calcined in stages to obtain the composite photocatalyst. The preparation process of the method is simple, the preparation conditions are low, the raw materials are easy to obtain, and the composite photocatalyst has good response to visible light, high visible light photocatalytic water decomposition efficiency and high adsorption rate.

【技术实现步骤摘要】
一种具有可见光响应的复合光催化剂制备方法
本专利技术属于新材料
，涉及一种无机光催化材料领域，具体涉及一种具有可见光响应的复合光催化剂制备方法。
技术介绍
随着石油、天然气等化石能源的枯竭，全球环境污染问题日益严重，新能源开发和环境污染治理成为当前科学研究的热点话题，人们急切需要开发新能源及成本低的绿色环保的环境污染物处理技术，而光催化材料在光解水制氢开发新能源及污水处理领域展现出了广泛的应用前景。利用半导体及复合半导体光催化降解有机污染物，近年来在环境污染治理中取得较好的研究效果。TiO2作为光催化剂，具有良好的化学稳定性、低成本、无毒、原料易获得，而且能直接利用太阳光中的可见光作为激发光源来进行催化氧化，无二次污染。但TiO2光催化剂量子效率低，且光谱响应范围在紫外光区，太阳光谱中可见光部分不能有效利用，限制了其工业应用。例如专利201410146893.0《一种钙钛矿/多糖复合光催化剂降解甲基橙的方法》公开了采用凝胶-溶胶法制备钙钛矿氧化物，再将钙钛矿与壳聚糖复合，该复合光催化剂制备繁琐，且降解甲基橙是需要在紫外光照射下470-490min，且第一次的降解效率不超过70％。专利201510373800.2《一种含铁活性物的微生物合成法及其在甲基橙降解催化领域的应用》，该催化剂包括含铁活性物73％，柠檬酸20％和二氧化钛7％，其中利用氧化亚铁杆菌与硫酸亚铁反应得到的含铁活性物，该催化剂利用含铁活性物在水中产生活性较高的Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+，这些物质在有机酸、氧气作用下与二氧化钛协同产生强氧化性的含氧自由基，该催化剂需要生物培养1-3天，对氧化亚铁杆菌活性有一定要求，且现有生物培养的产率要远低于化学合成方法。鉴于太阳光中仅含约4％的紫外光，而可见光约占45％，因此开发对可见光相应的光催化剂更具有使用价值和应用前景。
技术实现思路
针对现有光催化剂存在的不足，本专利技术提供一种具有良好催化性能，且具有可见光响应的复合光催化剂。为了实现本专利技术的目的，通过大量试验研究并不懈努力，最终获得如下技术方案：一种具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，包括如下步骤：步骤1：将钛源、硼源与二元醇混合，得到溶液A，其中钛、硼的摩尔比为1：(0.04-0.12)，钛源与二元醇的体积比为1：(5-10)；步骤2：将铁盐、镧盐、柠檬酸溶于水，得到溶液B，其中铁、镧、柠檬酸的摩尔比为1：(1.005-1.025)：(2-4)；步骤3：在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加至溶液A中，其中钛与铁的摩尔比为1：(1.3-3.0)，滴加完毕后，再加入三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的混合液，混合液体积是二元醇体积的10％-25％，其中三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的体积比为1：(0.5-1.5)，最后在60-80℃下搅拌回流，之后在室温下密封陈化，得到复合凝胶；步骤4：将复合凝胶干燥后研磨成粉，粉体先以3-5℃/min速率升温至180-220℃下保温1-1.5h，再以8-15℃/min速率升温至450-600℃下焙烧2-3h，得到复合光催化剂。优选地，如上所述具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，包括如下步骤：步骤1：将钛源、硼源与二元醇混合，得到溶液A，其中钛、硼的摩尔比为1：(0.08-0.10)，钛源与二元醇的体积比为1：(5-10)；步骤2：将铁盐、镧盐、柠檬酸溶于水，得到溶液B，其中铁、镧、柠檬酸的摩尔比为1：(1.010-1.015)：(2.6-3.5)；步骤3：在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加至溶液A中，其中钛与铁摩尔比为1：(1.8-2.5)，滴加完毕后，再加入三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的混合液，混合液体积是二元醇体积的15％-20％，其中三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的体积比为1：(0.8-1.1)，最后在60-80℃下搅拌回流3-5h，之后室温下密封陈化12-20h，得到复合凝胶；步骤4：将复合凝胶干燥后研磨成粉，粉体先以5℃/min速率升温至200℃下保温1.2h，再以12℃/min速率升温至550℃下焙烧2.5h，得到复合光催化剂。优选地，如上所述具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其中步骤1中所述钛源为四氯化钛、三氯化钛或钛酸四丁酯中任意一种。优选地，如上所述具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其中步骤1中所述硼源为硼酸或硼酸三正丁酯。优选地，如上所述具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其中步骤1中所述二元醇为乙二醇。优选地，如上所述具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其中步骤2中所述铁盐为硝酸铁、氯化铁或硫酸铁中任意一种。优选地，如上所述具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其中步骤2中所述镧盐为硝酸镧、氯化镧或硫酸镧中任意一种。优选地，如上所述具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其中步骤4中复合凝胶干燥温度为60-80℃。本专利技术相对于现有技术，具有如下技术效果：本专利技术方法得到的复合光催化剂对可见光具有良好响应，催化性能高，在可见光照射下，制氢速率达到1325.8umol/h·g，具有较高的可见光催化水分解效率，对浓度在100mg/L以下的甲基橙废水在可见光下进行吸附处理，吸附率达到96.7％以上。总之，本专利技术方法制备过程简单，制备条件要求低，原料易得，可进行工业化应用。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的保护范围。另外，实施例中未注明具体技术操作步骤或条件者，均按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。实施例1具有可见光响应的复合光催化剂制备：(1)量取钛酸四丁酯10ml(9.96g、0.0293mol)、硼酸0.09g(0.001456)，将其溶于60ml乙二醇中，得到溶液A；(2)称取硝酸铁9.92g(0.041)、六水硝酸镧17.87g(0.04127)、柠檬酸15.77g(0.082)，溶于80ml去离子水中，得到溶液B；(3)在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加至溶液A中，滴加完毕后，再加入6ml三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的混合液，其中三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的体积比为1：0.5，将混合液在60℃下搅拌回流5h，之后在室温下密封陈化20h，得到复合凝胶；(4)将复合凝胶在70℃下干燥，之后研磨成粉，粉体在马弗炉中先以3℃/min速率升温至180℃下保温1.5h，再以8℃/min速率升温至600℃下焙烧3h，得到复合光催化剂。实施例2具有可见光响应的复合光催化剂制备：(1)量取钛酸四丁酯10ml、硼酸0.21g，将其溶于100ml乙二醇中，得到溶液A；(2)称取硝酸铁21.25g、六水硝酸镧38.82g、柠檬酸67.55g，溶于200ml去离子水中，得到溶液B；(3)在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加至溶液A中，滴加完毕后，再加入25ml三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的混合液，其中三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的体积比为1：1.5，将混合液在80℃下搅拌回流3h，之后在室温下密封陈化13h，得到复合凝胶；(4)将复合凝胶在70℃下干燥，之后研磨成粉，粉体在马弗炉中先以5℃/min速率升温至220℃下保温1.2h，再以15℃/min速率升温至600℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：将钛源、硼源与二元醇混合，得到溶液A，其中钛、硼的摩尔比为1：(0.04‑0.12)，钛源与二元醇的体积比为1：(5‑10)；步骤2：将铁盐、镧盐、柠檬酸溶于水，得到溶液B，其中铁、镧、柠檬酸的摩尔比为1：(1.005‑1.025)：(2‑4)；步骤3：在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加至溶液A中，其中钛与铁的摩尔比为1：(1.3‑3.0)，滴加完毕后，再加入三乙醇胺与N‑甲基吡咯烷酮的混合液，混合液体积是二元醇体积的10％‑25％，其中三乙醇胺与N‑甲基吡咯烷酮的体积比为1：(0.5‑1.5)，最后在60‑80℃下搅拌回流，之后在室温下密封陈化，得到复合凝胶；步骤4：将复合凝胶干燥后研磨成粉，粉体先以3‑5℃/min速率升温至180‑220℃下保温1‑1.5h，再以8‑15℃/min速率升温至450‑600℃下焙烧2‑3h，得到复合光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：将钛源、硼源与二元醇混合，得到溶液A，其中钛、硼的摩尔比为1：(0.04-0.12)，钛源与二元醇的体积比为1：(5-10)；步骤2：将铁盐、镧盐、柠檬酸溶于水，得到溶液B，其中铁、镧、柠檬酸的摩尔比为1：(1.005-1.025)：(2-4)；步骤3：在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加至溶液A中，其中钛与铁的摩尔比为1：(1.3-3.0)，滴加完毕后，再加入三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的混合液，混合液体积是二元醇体积的10％-25％，其中三乙醇胺与N-甲基吡咯烷酮的体积比为1：(0.5-1.5)，最后在60-80℃下搅拌回流，之后在室温下密封陈化，得到复合凝胶；步骤4：将复合凝胶干燥后研磨成粉，粉体先以3-5℃/min速率升温至180-220℃下保温1-1.5h，再以8-15℃/min速率升温至450-600℃下焙烧2-3h，得到复合光催化剂。2.根据权利要求1所述具有可见光响应的复合光催化剂制备方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1：将钛源、硼源与二元醇混合，得到溶液A，其中钛、硼的摩尔比为1：(0.08-0.10)，钛源与二元醇的体积比为1：(5-10)；步骤2：将铁盐、镧盐、柠檬酸溶于水，得到溶液B，其中铁、镧、柠檬酸的摩尔比为1：(1.010-1.015)：(2.6-3.5)；步骤3：在搅拌条件下将溶液B缓慢滴加至溶液A中，其中钛与铁摩尔比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彩兰，
申请(专利权)人：王彩兰，
类型：发明
国别省市：陕西,61